0 引言

　　参数化建模技术在辅助建筑设计上的应用越来越广泛，其发展时间短暂，发展速度却令人叹为观止。目前，在建或已建成的形态各异的建筑中，或多或少都有参数化软件的设计辅助。在各种常用的参数化辅助设计软件当中，Rhinoceros和 Grasshopper组成的设计平台是目前使用最为广泛、最为流行的一套设计平台，这主要得益于 Rhinoceros建模软件强大的造型能力和Grasshopper独特的可视化编程建模方式

　　1 项目概况

　　本项目为我司在新加坡承接的一个海外重点项目，其局部外形像一个船体(图 1～ 4)，幕墙面积 10000m 2。由于立面造型复杂，特别是局部为船体造型，加上土建施工方没有严格按图施工，土建结构施工误差较大，必须从幕墙设计安装上予以纠正。本案就是针对该土建局部误差，用参数化建模来解决幕墙设计施工中的问题，优化建筑的立面效果。

图1 项目局部效果图

图2 项目局部立面图

图3 项目局部平面图

图4 项目局部剖面图

　　2 三维空间建模

　　作为幕墙设计及施工单位，要把建筑师的意图和想法实现到项目中，必须完善幕墙施工图。但通过图纸，我们很难在二维的平面上看出该造型的几何模型，也无法准确定位及放线。因此，必须进行三维空间建模。我们用 Rhinoceros的平台对设计院的图纸进行校对。

　　2.1 轮廓处理

　　将每层的平面图纸导入到 Rhinoceros中(图5)，对每层的轮廓线进行描绘。通过对比分析，最终确定以8层的平面轮廓为标准进行轮廓处理(图6)。

　　2.2 造型分析

　　根据甲方要求，幕墙的剖面斜率要保持一致的 3.5°倾角;同时，还要满足建筑红线的规划要求(图7)。另外，根据目前工地现场已经完成的 4层结构面实测数据，施工的实际偏差还不小。而此刻，工地为了赶工期，正在忙着搭建第 5层的脚手架。时间紧迫，必须在搭建 5层结构模板之前，把幕墙的模型给定下来。

　　但是设计院提供的图纸有缺陷，加上甲方赶工的时间仓促，这就给幕墙的设计施工带来了困难。通过对图纸的大致分析，我们对该造型有了概念。这是一个倒椭圆台造型，对于这种非线性的造型，通常的二维 CAD的表达方式是难以表达出来的。

　　根据建筑师要求，幕墙的剖面斜率要保持一致的3.5°外倾角;同时，还要满足建筑红线的规划要求(图7)。另外，根据目前工地现场已经完成的4层结构面实测数据，施工的实际偏差比较大。而且项目为了赶工期，土建施工方正准备搭建第5层的模板。时间紧迫，必须在搭建5层结构模板之前，把幕墙的模型确定下来。

　　但是设计院提供的图纸不完整且有矛盾，而且项目赶工时间仓促，给幕墙的设计施工带来了困难。通过对图纸的研究，我们对该造型进行了分析，确定为倒椭圆台造型，对于这种非线性的造型，通常的二维 CAD的表达方式是难以表达出来的。

　　为了便于加工组装及施工，板块规格必须尽可能少，我们决定将板块做成等腰梯形。但是，要达到等腰梯形的要求，且每个板块夹角大小一样，那这个弧段必须是圆弧。根据这个思路，最终把椭圆造型分解成3部分：大弧段部分由大圆弧去拟合，小圆弧段由小圆弧去拟合，它们的连接部分再用圆弧段去拟合，即整个椭圆造型由3个圆弧构成。图 8为拟合的三段弧线段。

　　2.3 建模

　　2.3.1 外表皮构建

　　1 8的 3条线段进行模型构建，这些都是在参数化建模的环境下完成的(图9)。

　　2 3条轮廓线进行偏移，定向移动，再放样生成表皮(图10)。

　　3 对生成的表皮进行检验，看其跟之前的结果有没有碰撞(图11)。

　　(1) 利用图8的3条线段进行模型构建，这些都是在参数化建模的环境下完成的(图9)。

　　(2) 3条轮廓线进行偏移，定向移动，再放样生成表皮(图10)。

　　(3) 对生成的表皮进行检验，检查其与之前的结果有没有碰撞(图11)。

　　(4)通过对偏移尺寸的控制，将表皮的最外边控制在建筑红线之内(图 12)。将外围的轮廓线往里偏移450mm。

　　2.3.2 碰撞检查

　　将外表皮建完之后，下一步工作是检测表皮和结构之间会不会碰撞。

　　(1)重新抽取每层的结构轮廓线(图 13)，具体的位置对应每层的标高。由于设计院图纸的原因，原设计的结构有误差，使得幕墙超出了建筑红线，必须重新根据红线来定义结构。因此，重新抽取的结构线就是实际施工的结构线。

　　(2)抽取完结构线之后，对幕墙的表皮进行划分。根据节点的尺寸进行玻璃板块的定位，并根据定位线，提取到GH插件中(图14、15)。

　　(3)通过表皮的分割，得到了净玻璃板块(图16)。这些的工作也全是在参数化的平台中完成的。

　　2.4 施工下单

　　(1)为了方便材料下单，需要对板块进行编号，对三维空间的板块进行摊平(图17、18)。

　　(2)由于大部分的板块是相同的，为了减少工作量，需要把相同的板块进行分类。在分类之前，首先给板块进行编号(图 19～21)。

　　(3)最终，我们得到了不同的板块。提取每个板块的编号、尺寸、对角线和角度等信息(图22、23)，生成数据表格(图24、25)。

　　(4)把逻辑关系通过 Grasshopper表达清楚之后，其后续工作基本都是系统自动生成，可以批量下单，大大节省了设计者的时间。

　　3 结语

　　回顾整个建模过程，需要手工完成的工作是导入平、立、剖面和节点大样图。在确定轮廓线之后，其他的步骤均可以交由 Grasshopper插件来完成，通过编写逻辑关系，实现参数化的建模，极大地提高了幕墙设计和施工下单的效率，特别适用于空间造型比较复杂的幕墙。